Estallidos de rayos gamma, intensas explosiones de luz, son los eventos más brillantes jamás observados en el universo, que no duran más de segundos o minutos. Algunos son tan luminosos que se pueden observar a simple vista, como el estallido "GRB 080319B" descubierto por la misión Swift GRB Explorer de la NASA el 19 de marzo, 2008.

Pero a pesar de que son tan intensos, los científicos no saben realmente qué causa los estallidos de rayos gamma. Incluso hay personas que creen que algunos de ellos podrían ser mensajes enviados desde civilizaciones alienígenas avanzadas. Ahora, por primera vez, hemos logrado recrear una versión mini de un estallido de rayos gamma en el laboratorio, lo que abre una forma completamente nueva de investigar sus propiedades. Nuestra investigación se publica en Cartas de revisión física .

Una idea del origen de las explosiones de rayos gamma es que de alguna manera se emiten durante la emisión de chorros de partículas liberadas por objetos astrofísicos masivos. como los agujeros negros. Esto hace que los estallidos de rayos gamma sean extremadamente interesantes para los astrofísicos:su estudio detallado puede revelar algunas propiedades clave de los agujeros negros de los que se originan.

Los rayos liberados por los agujeros negros estarían compuestos principalmente por electrones y sus compañeros de "antimateria", los positrones:todas las partículas tienen contrapartes de antimateria que son exactamente idénticas a ellas mismas, solo con carga opuesta. Estos rayos deben tener fuertes, Campos magnéticos autogenerados. La rotación de estas partículas alrededor de los campos emite poderosos estallidos de radiación de rayos gamma. O, por lo menos, esto es lo que predicen nuestras teorías. Pero en realidad no sabemos cómo se generarían los campos.

Desafortunadamente, hay un par de problemas al estudiar estas ráfagas. No solo duran cortos períodos de tiempo, sino que lo más problemático, se originan en galaxias distantes, a veces incluso a miles de millones de años luz de la Tierra (imagina un uno seguido de 25 ceros; esto es básicamente lo que mil millones de años luz son metros).

Eso significa que confías en mirar algo increíblemente lejano que sucede al azar, y dura solo unos segundos. Es un poco como entender de qué está hecha una vela, con solo vislumbrar velas encendidas de vez en cuando a miles de kilómetros de usted.

El láser más potente del mundo

Recientemente se ha propuesto que la mejor manera de averiguar cómo se producen los estallidos de rayos gamma sería imitándolos en reproducciones a pequeña escala en el laboratorio, reproduciendo una pequeña fuente de estos haces de electrones y positrones y observando cómo evolucionan cuando se dejan. en su propia. Nuestro grupo y nuestros colaboradores de EE. UU., Francia, REINO UNIDO, y Suecia, Recientemente logró crear la primera réplica a pequeña escala de este fenómeno utilizando uno de los láseres más intensos de la Tierra, el láser Géminis, alojado por el Laboratorio Rutherford Appleton en el Reino Unido.

¿Qué intensidad tiene el láser más intenso de la Tierra? Toma toda la energía solar que llega a toda la Tierra y apriétala en unos pocos micrones (básicamente el grosor de un cabello humano) y obtendrás la intensidad de un disparo láser típico en Géminis. Disparar este láser sobre un objetivo complejo, pudimos lanzar copias ultrarrápidas y densas de estos chorros astrofísicos y hacer películas ultrarrápidas de cómo se comportan. La reducción de estos experimentos es dramática:tome un chorro real que se extienda incluso por miles de años luz y comprímalo hasta unos pocos milímetros.

En nuestro experimento, pudimos observar, por primera vez, algunos de los fenómenos clave que juegan un papel importante en la generación de estallidos de rayos gamma, como la autogeneración de campos magnéticos que se prolongó durante mucho tiempo. Estos pudieron confirmar algunas predicciones teóricas importantes de la fuerza y ​​distribución de estos campos. En breve, Nuestro experimento confirma de forma independiente que los modelos que se utilizan actualmente para comprender los estallidos de rayos gamma van por buen camino.

El experimento no solo es importante para estudiar los estallidos de rayos gamma. La materia hecha solo de electrones y positrones es un estado de materia extremadamente peculiar. La materia normal de la Tierra está compuesta predominantemente por átomos:un núcleo positivo pesado rodeado por nubes de electrones ligeros y negativos.

Debido a la increíble diferencia de peso entre estos dos componentes (el núcleo más liviano pesa 1836 veces el electrón) casi todos los fenómenos que experimentamos en nuestra vida diaria provienen de la dinámica de los electrones, que son mucho más rápidos en responder a cualquier entrada externa (luz, otras partículas, campos magnéticos, lo que sea) que los núcleos. Pero en un haz de electrones y positrones, ambas partículas tienen exactamente la misma masa, lo que significa que esta disparidad en los tiempos de reacción se borra por completo. Esto trae consigo una serie de fascinantes consecuencias. Por ejemplo, el sonido no existiría en un mundo de electrones y positrones.

Hasta aquí todo bien, pero ¿por qué deberíamos preocuparnos tanto por los acontecimientos que están tan lejos? De hecho, existen múltiples razones. Primero, Comprender cómo se forman los estallidos de rayos gamma nos permitirá comprender mucho más sobre los agujeros negros y, por lo tanto, abrir una gran ventana sobre cómo nació nuestro universo y cómo evolucionará.

Pero hay una razón más sutil. SETI - Búsqueda de inteligencia extraterrestre - busca mensajes de civilizaciones extraterrestres al tratar de capturar señales electromagnéticas del espacio que no se pueden explicar de forma natural (se centra principalmente en ondas de radio, pero los estallidos de rayos gamma también están asociados con dicha radiación).

Por supuesto, si pones tu detector para buscar emisiones del espacio, obtienes una gran cantidad de señales diferentes. Si realmente desea aislar las transmisiones inteligentes, primero debe asegurarse de que se conocen perfectamente todas las emisiones naturales para que puedan excluirse. Nuestro estudio ayuda a comprender las emisiones de los púlsares y los agujeros negros, así que eso, siempre que detectemos algo similar, sabemos que no proviene de una civilización alienígena.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.